一种基于温度调控的液滴成型法表面双级微结构制备方法与流程

文档序号:23627720发布日期:2021-01-12 10:41阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于温度调控的液滴成型法表面双级微结构制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

a、准备第一基板,将第一基板放置在温度控制平台上;

b、通过温度控制平台控制第一基板的温度,采用转印模具将容器中的第一聚合物转印到第一基板的表面,得到第一聚合物液滴阵列;

c、准备蒸气氛围控制系统,通过温度控制平台的制冷作用实现第一聚合物液滴阵列的温度调节,使第一聚合物液滴的温度低于环境温度,从而使蒸气在第一聚合物液滴的曲面上凝结成核,经过一定时间凝结后,蒸气在第一聚合物液滴的曲面自组装成第二液滴阵列,由于表面张力作用,第二液滴阵列部分进入第一聚合物液滴阵列的内部,其中:第二液滴与第一聚合物不相溶;

d、准备第二基板,将第三聚合物放置在第二基板的表面,其中:第三聚合物与第一聚合物及第二液滴均不相溶;

e、将第二基板上的第三聚合物覆盖在具有第二液滴阵列的第一聚合物液滴阵列上,形成稳定的第一聚合物-第二液滴-第三聚合物三相界面;

f、对第一聚合物液滴阵列进行固化,直至完全固化,得到第一聚合物微结构阵列,由于第二液滴阵列的压印作用,在第一聚合物微结构阵列的表面得到与第二液滴阵列对应的曲面第二微结构阵列;

g、剥离第二基板,去除第一聚合物微结构阵列表面的第二液滴阵列及第三聚合物,最终得到双级微结构阵列。

2.根据权利要求1所述的基于温度调控的液滴成型法表面双级微结构制备方法,其特征在于:步骤a中所述的第一基板材料为玻璃、硅胶、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲脂高透光材料中的一种。

3.根据权利要求1所述的基于温度调控的液滴成型法表面双级微结构制备方法,其特征在于:步骤b中所述的温度控制平台的温度设定值为t1,其中t1小于环境温度ta,从而使第一基板的温度低于转印模具的温度。

4.根据权利要求1所述的基于温度调控的液滴成型法表面双级微结构制备方法,其特征在于:步骤b中所述的转印模具为硬模具或者软模具,硬模具的材料为硅材料或者二氧化硅材料,软模具的材料为聚二甲基硅氧烷材料。

5.根据权利要求1所述的基于温度调控的液滴成型法表面双级微结构制备方法,其特征在于:步骤b中所述的第一聚合物为紫外固化聚合物,对应的步骤f所述的固化方式为通过紫外灯照射实现第一聚合物的完全固化,固化时间为1--30min;或,步骤b所述的第一聚合物为热固化聚合物,对应的步骤f所述的固化方式为通过加热固化的方法实现第一聚合物完全固化,固化时间为10--300min。

6.根据权利要求1所述的基于温度调控的液滴成型法表面双级微结构制备方法,其特征在于:步骤b中所述的第一聚合物液滴阵列转印在第一基板表面的方式为通过三维位置控制系统中的三维移动平台上的转印模具将第一聚合物从容器中沾取并转印在第一基板的表面,从而得到第一聚合物液滴阵列,得到的第一聚合物液滴的直径为5--1000μm。

7.根据权利要求1所述的基于温度调控的液滴成型法表面双级微结构制备方法,其特征在于:步骤c中所述的蒸气氛围控制系统能够实现蒸气氛围,并保证蒸气氛围浓度的控制,蒸气氛围为水、甲醇、乙醇、乙二醇或丙三醇中的一种,或,蒸气氛围为水、甲醇、乙醇、乙二醇或丙三醇中的两种或以上物质混合物中的一种,蒸气氛围的浓度控制范围为10%--90%。

8.根据权利要求1所述的基于温度调控的液滴成型法表面双级微结构制备方法,其特征在于:步骤c中所述的温度控制平台的制冷温度t2比环境温度ta小5--40℃,第二液滴的凝结时间为2--30min,得到的第二液滴的直径为0.5--100μm。

9.根据权利要求1所述的基于温度调控的液滴成型法表面双级微结构制备方法,其特征在于:步骤d中所述的第二基板材料为玻璃、聚甲基丙烯酸甲脂或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的一种。

10.根据权利要求1所述的基于温度调控的液滴成型法表面双级微结构制备方法,其特征在于:步骤d中所述的第三聚合物为常规液态聚合物、紫外固化聚合物或热固化聚合物中的一种,且第三聚合物不具有与第一聚合物相同的固化形式,即第一聚合物为紫外固化材料时第三聚合物不能通过紫外照射实现固化,或第一聚合物为热固化材料时第三聚合物不能通过加热实现固化,所述的第三聚合物通过点涂或者旋涂的方式放置在第二基板上,所述的第三聚合物的厚度为6--1000μm。


技术总结
本发明公开了一种基于温度调控的液滴成型法表面双级微结构制备方法,首先通过温度梯度增强转印法在第一基板表面得到第一聚合物液滴阵列,然后通过主动制冷蒸气凝结法在第一聚合物液滴曲面上凝结自组装得到第二液滴阵列,接着引入第三聚合物实现第二液滴形貌调控,从而得到双级液滴阵列,最后固化第一聚合物液滴阵列得到第一聚合物微结构阵列,同时由于第二液滴阵列压印作用,在第一聚合物微结构阵列表面得到与第二液滴阵列对应的曲面第二微结构阵列,从而获得表面双级微结构阵列。本发明采用先增材制造再减材制造的思路,基于温度调控双级液滴成型法制备双级微结构阵列,通过双级液滴成型工艺参数调节,实现双级微结构形貌参数的灵活调控。

技术研发人员:郭醒;曲超;朱昕;罗昕;徐龙权;王光绪;张建立;江风益
受保护的技术使用者:南昌硅基半导体科技有限公司
技术研发日:2020.09.14
技术公布日:2021.01.12
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